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十餘載研發應用高延性混凝土 著力提高農房抗震效能

2021-06-28由 光明日報 發表于 科技

十餘載研發應用高延性混凝土 著力提高農房抗震效能

成都天府國際機場 新華社發

十餘載研發應用高延性混凝土 著力提高農房抗震效能

6月27日,旅客在成都天府國際機場T2航站樓辦理自助值機。 新華社記者 劉坤攝

西安建築科技大學 舉行的一場高延性混凝土加固農房振動臺試驗引發業內外廣泛關注。試驗以寧夏黃土砌築的農房為原型,科研團隊設計了兩個完全相同的1/2縮尺砌體結構模型,其中一個為未加固房屋,另一個為高延性混凝土面層加固房屋。兩個縮尺模型一起安裝在振動臺上,共同經受振動臺輸出的模擬地震。試驗人員透過觀察兩模型在經歷地震波後的損傷情況,判斷高延性混凝土對砌磚房的抗震加固效果。

試驗現場,兩個模型依次被載入6度設防、7度設防、8度設防、8。5度設防、9度設防、9度罕遇等不同工況。隨著烈度的逐級增長,採用高延性混凝土加固的農房模型從巋然不動到最後僅產生了少量裂縫,而未加固的房屋則在震動過程中搖擺劇烈,受損嚴重,有力驗證了高延性混凝土加固技術可大幅度提高農房的抗震效能。

這個試驗結果也讓西安建築科技大學高延性混凝土科研團隊負責人 鄧明科 教授興奮不已。“一般來講,9度設防為國內建築 抗震 設防的最高標準,能夠載入到9度罕遇,充分說明了我們的技術可以在農房加固中應用推廣。”

“可彎曲”的混凝土為房屋穿上“鎧甲”

2008年,博士剛畢業的鄧明科作為住建部首批 抗震救災 專家組成員前往四川綿竹等地震重災區進行危房排查。身為 四川人 ,看到家鄉震後的場景讓他深受觸動。如何解決既有建築的抗震問題,讓 地震 發生時不再有房屋倒塌,這是從地震重災區回來後,鄧明科一直苦苦思索的問題。

鄧明科和他的團隊決定利用建築材料自身的延性來改善結構抗震效能。經過上千次的材料試配、纖維介面改性和設計引數調整,一種“可彎曲”的混凝土——高延性混凝土終於研製成功。

科研團隊在混凝土中加入了比頭髮絲還要細小,具有高強、韌性的專用纖維。透過特殊工藝,讓纖維均勻分散,就像鋼絲一樣,可以將裂縫牢牢拉接在一起。與普通混凝土相比,高延性混凝土加入了專用纖維,具備高強度、高韌性、高耐損傷能力,其拉伸變形可達普通混凝土的100倍以上,也被稱為“可彎曲的混凝土”,用它加固的磚牆抗衝擊和抗倒塌能力可以提高10倍以上。

用高延性混凝土加固房屋時只需在承重磚柱及房屋的牆柱連線部位抹上約1。5釐米厚的高延性混凝土,即使遇到地震,房屋也不會輕易倒塌。並且這種技術方便易用,可節省70% 工期 ,節省70%材料,最多可以節省造價的30%。

科研成果走出“象牙塔”遍地開花

高延性混凝土的研發之路並非一帆風順。2013年,西安建築科技大學將第一代產品送至西安市長安區進行試點,發現新材料的施工效能差,無法附著到牆壁上。科研團隊一邊在 工地 上和工人師傅不斷溝通,同時耐心調整配方。透過不懈的努力,團隊逐個解決了“高延性混凝土加固砌體結構”的各項技術難題。

此後,高延性混凝土加固技術開始從實驗室走向工程應用,最初在 陝西省 部分中小學校舍進行 抗震加固 ,後來逐漸應用於唐韓休墓壁畫整體搬遷等文物保護專案、歷史風貌類建築加固、軍民融合專案以及農村危房改造專案中。由於具有明顯的成本及技術優勢,目前高延性混凝土加固技術已廣泛應用於房屋加固、建築結構等領域,並形成一整套由材料到結構、由設計到施工的技術體系,獲批80餘項國家專利,被列為2018年全國建設行業科技成果推廣專案,成功為全國數千棟民房提升了抗震防災能力。

服務社會是高校科研工作者義不容辭的責任。秉持著“傳承文明、開創未來、育材興國、科技富民”的辦學宗旨,西安建築科技大學科研團隊從幾乎零基礎開始做試驗,一路發展到擁有了專門的研發中心,如今以產學研用一體化為目標,與全國5000餘家單位建立了合作關係。鄧明科說:“未來,我們將進一步助力鄉村振興戰略,服務 新農村 建設,讓老百姓住上更安全的房屋。”

(作者:馬長蕊)

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